§ 103. Производство точных отливок по выплавляемым моделям

Этот способ литья получил промышленное развитие лишь в 40-х годах нашего столетия для отливок мелких деталей машин и режущего инструмента. Он основан на применении модели из легковыплавляемого материала (пара­фина, стеарина и др.), изготовленной с очень большой точностью, и специаль­ных облицовочных формовочных материалов, которые в жидком состоянии наносят на модель. Облицовочный слой при высыхании и обжиге формы при высоких температурах образует прочную корку, дающую весьма точный отпечаток модели. При сушке формы модель выплавляется, а при обжиге остатки выплавленной модели выгорают.

Фиг. 99. Последовательность изготовления отливок по способу литья по выплавляемым моделям.

f При этом способе отливка не имеет швов, так как форма не имеет разъ­емов, и размеры ее будут точнее, чем при литье в земляную форму, так как здесь исключены основные причины потери точности, как-то: расталкивание формы моделью,, перекос формы, подъем верхней опоки, раздутие формы и т. д. Точность отливок, изготовленных по выплавляемым моделям, дости­гает + 0,05 мм на 25 мм длины отливки, а чистота поверхности находится в пределах 4—6-го классов по ГОСТ.

Описываемый способ получения отливок трудоемок и дорог, но оправды­вается во многих случаях тем, что отливки почти не нуждаются в механи­ческой обработке. Этим способом отливают многочисленные стальные изде­лия (части механизма швейных машин, охотничьих ружей, счетных машин), которые прежде изготовляли путем сложной механической обработки, а также различный режущий инструмент из сплавов, не поддающихся обработке рез­цом. Получаемый описанным выше способом литой инструмент нуждается лишь в заточке его режущей кромки на абразивном круге.

Технология изготовления отливок по выплавляемым моделям имеет большое количество вариантов во всех основных операциях, а также в рецеп­турах модельных и формовочных материалов. Ниже приводится один из типовых процессов получения отливок (фиг. 99).

Подготовляют эталон а отливки из стали или латуни с учетом усадки метал­ла. Изготовляют прессформу 6, для чего эталон отливки запрессовывают под давлением 5 am в легкоплавком сплаве. Прессформу выполняют разъемной из двух частей. Эталон отливки удаляют. В прессформе изготовляют также литниковую систему.

Производство точных отливок по выплавляемым моделям

В автоклаве расплавляют легкоплавкий состав в. Наиболее часто приме­няют следующие сплавы: 70% канифоли, 20% пчелиного воска, 10% пара­фина или 30% парафина и 70% стеарина и др. Расплавленный легкоплавкий состав из автоклава заливают под давлением 2 am в пресс-форму г; получается легкоплавкая модель с точными размерами.

После затвердевания легкоплавкую модель д вынимают из пресс-формы. Легкоплавкие модели склеивают в виде блока с общей литниковой системой е и окрашивают, окуная в жидкий облицовочный состав, состоящий из гидро-лизированного этилсиликата с кварцевой мукой или другого состава — 90% очень мелкого кварцевого песка, 7% каолина, 3% графита, замешанных на составе из 20% жидкого стекла и 80% воды. Толщина наносимого слоя 1,0— 1,5 мм.

Облицовочную легкоплавкую модель посыпают корундом или кварцевым песком ж. После этого блок моделей просушивают при комнатной температуре в продолжение 5—6 час.

Просушенную модель отливки с литниковой системой помещают в метал­лический жакет и засыпают песком, который уплотняют на встряхивающей формовочной машине.

Готовую форму в перевернутом положении ставят в сушильную печь, где она нагревается до 100—120°. При этой температуре легкоплавкий состав расплавляется и выливается через литниковую систему в сборник. Затем форму прокаливают до температуры 800—850°, при которой остатки легко­плавкого состава выгорают, поверхность формы становится гладкой и твер­дой.

Форму (фиг. 99, з) заливают предварительно расплавленным металлом. В случае необходимости металл может подаваться в форму под давлением или же под действием центробежных сил.

После затвердевания металла блоки отливок выбивают из опок. Кера­мическую корочку отбивают. Детали с отверстиями и внутренними каналами для удаления керамической корочки подвергают выщелачиванию в ванне при 120° с последующей промывкой в горячей воде. После контроля отливок отрезают литники и зачищают его остатки.

Литье в оболочковые формы является разновидностью литья в разовые песчаные формы. Сущность технологического процесса этого способа литья состоит в следующем.

Одностороннюю металлическую плиту 1 (фиг. 100, а) с металлическими моделями 2 нагревают до 220—260°, смазывают ее эмульсией, чтобы к ней не приставала формовочная смесь. Нагретую модель укрепляют на бункере 3 с формовочной смесью. Бункер повертывают (фиг. 100, б), и формовочная смесь 4, состоящая из мелкого кварцевого песка с 10°/₀ термореактивной искусственной смолы, падает на модель. Под действием тепла плиты смола в слое смеси, прилегающем к плите, плавится и затем начинает отвердевать, образуя .на модельной плите однородную песчано-смоляную оболочку.

Через 20 сек. бункер повертывается в исходное положение (фиг. 100, в). Модельная плита с образовавшейся на ней полутвердой оболочкой 5 с тол­щиной стенок 7—10 мм направляется в печь (фиг. 100, г), где заканчивается отвердевание оболочки. В печи модельную плиту с оболочковой полуфор­мой выдерживают в течение 1—3 мин. при 250—300°. Твердую, прочную обо­лочку, представляющую собой полуформу, при помощи штифтового или ра­мочного механизма (фиг. 100, д) снимают, спаривают с соответствующей ей другой оболочковой полуформой (фиг. 100, е). При этом проставляют стержни, как при обычной формовке.

Оболочковые полуформы скрепляют между собой зажимами 6 или склеи­вают по разъему. Полученную оболочковую форму заливают в вертикальном или горизонтальном положении через литниковую систему 7. Оболочковая форма из песчано-смоляной смеси после заливки металла легко разрушается, освобождая залитые в нее детали.

Для изготовления оболочковых форм в настоящее время применяют полуавтоматические установки (фиг. 101). Установка состоит из двух столов1

Фиг. 100. Последовательность изготовления отливок по способу литья оболочковые

формы.

предназначенных для съема готовых полуформ и подготовительных операций. Между столами 1 помещен поворотный бункер 2. На боковых сторонах уста­новки расположены две электрические печи 4 с заслонками 3. В каждой

из печей выполняют две опе­рации — подогрев плит и твердение полутвердых обо­лочек. Все процессы изгото­вления оболочек на этой установке механизированы. Производительность установ­ки, обслуживаемой одним ра­бочим, составляет 60 форм в час. Также внедряются на за­водах 14-позиционные авто­матические карусельные ус­тановки.

Фиг. 101.

Полуавтоматическая установка для изгото­вления оболочковых форм.

При этом способе литья снижается или целиком устра­няется припуск на механиче­скую обработку, обеспечи­вается получение отливок с точностью по 5—7-му классам и с чистой поверхностью, сокращается рас­ход формовочной смеси и повышается производительность труда рабочих. Для крупных отливок, где есть опасность прорыва металла во время заливки и соединения полуформ, оболочковые формы помещают в опоку 8 и засыпают чугунной дробью 9 (фиг. 100, е).

Производство точных отливок по выплавляемым моделям

Изготовление отливок вакуумным всасыванием. Этим методом изготовляют заготовки для втулок из цветных металлов; схема процесса представлена на фиг. 102, а. Тонкостенная охлаждаемая водой металлическая форма 1 опи­рается через керамическую приставку 2 на поверхность жидкого металла 3. Через патрубок 4 в форме создается разрежение, и металл заполняет форму, образуя при затвердевании отливку 5.

Этим способом изготовляют разнообразные втулки, кольца, гайки, мел­кие зубчатые колеса и другие изделия, в основном из медных сплавов.

Преимуществом получения отливок этим способом является возможность устранения брака по газовым раковинам и пористости.

Фиг. 102. Специальные способы литья:

а — схема вакуумного всасывания жидкого металла в форму; 6 — схема установки

для изготовления полых отливок в кристаллизаторе; в — схема получения металлического

листа непосредственно из жидкого чугуна

Непрерывное литье. Сущность способа непрерывного литья заключается в том, что жидкий металл из печи или ковша (фиг. 102, б) поступает в кри­сталлизатор 7, представляющий собой охлаждаемую водой открытую метал­лическую форму. Перед началом работы в кристаллизатор вводится снизу затравка, верхняя часть которой образует дно в нижней части кристаллиза­тора, а нижний конец зажат валиками. Внутреннюю полость отливки обра­зует металлический стержень 6, охлаждаемый водой.

По мере затвердевания металла, заливаемого в кристаллизатор, затравка опускается, вытягивая за собой отливку 8 из кристаллизатора, в который продолжают заливать жидкий металл.

Изготовление литого чугунного листа по способу А. В. Улитовского (фиг. 102, в). Сущность способа заключается в том, что жидкий чугун из ковша заливают в литниковую чашу 9. Из чаши чугун поступает в керами­ческий питатель 10 с графитовой перегородкой 11 и заливается в простран­ство между двумя вращающимися водоохладительными валками 12. Затвер­девший металл между валками образует ленту 13 толщиной 0,7—1,2 мм. Вышедшую при температуре 1070—1090° из валков ленту разрезают на отдельные листы. Листы подвергают термической обработке, чем устраняют, хрупкость отливки. Таким способом начали изготовлять тонкостенные отлив­ки; в этом случае на валках делают углубления по конфигурации отливки.